package _0000_study._algorithm.sorting.exchangesort.quicksort;

import _0000_study._algorithm.sorting.SortTestHelper;

public class QuickSort3Ways {

    // 我们的算法类不允许产生任何实例
    private QuickSort3Ways() {
    }

    // 递归使用快速排序,对arr[l...r]的范围进行排序
    private static void sort(Comparable[] arr, int l, int r) {

        // 对于小规模数组, 使用插入排序
        if (r - l <= 15) {
            InsertionSort.sort(arr, l, r);
            return;
        }

        // 随机在arr[l...r]的范围中, 选择一个数值作为标定点pivot
        swap(arr, l, (int) (Math.random() * (r - l + 1)) + l);

        Comparable v = arr[l];

        //          arr[l+1...lt] < v       arr[lt+1...i) == v          arr[gt...r] > v
        // \--\   \--\--\--\--\--\--\   \--\--\--\--\--\--\--\--\--\   \--\--\--\--\--\--\--\--\
        //   l     l+1            lt    lt+1                i           gt                    r
        // ......
        // 最后交换nums[l]和nums[lt]

        int lt = l;     // arr[l+1...lt] < v
        int gt = r + 1; // arr[gt...r] > v
        int i = l + 1;    // arr[lt+1...i) == v
        while (i < gt) {
            if (arr[i].compareTo(v) < 0) {
                swap(arr, i, lt + 1);
                i++;
                lt++;
            } else if (arr[i].compareTo(v) > 0) {
                swap(arr, i, gt - 1);
                gt--;
            } else { // arr[i] == v
                i++;
            }
        }

        swap(arr, l, lt);

        sort(arr, l, lt - 1);
        sort(arr, gt, r);
    }

    public static void sort(Comparable[] arr) {

        int n = arr.length;
        sort(arr, 0, n - 1);
    }

    private static void swap(Object[] arr, int i, int j) {
        Object t = arr[i];
        arr[i] = arr[j];
        arr[j] = t;
    }

    // 测试 QuickSort3Ways
    public static void main(String[] args) {
        String sortClassName = SortTestHelper.packagePrefix +
                ".exchangesort.quicksort.QuickSort3Ways";

        // Quick Sort也是一个O(nlogn)复杂度的算法
        // 可以在1秒之内轻松处理100万数量级的数据
        int N = 1000000;
        Integer[] arr = SortTestHelper.generateRandomArray(N, 0, 100000);
        SortTestHelper.testSort(sortClassName, arr);
    }
}